Разрабатываемые в дипломном проекте методы и алгоритмы позволяют применять для сложных технических и инженерных расчетов, характерных для САПР, более экономичные, дешевые и компактные аппаратные средства по сравнению с решениями предыдущего поколения. Принципиальным моментом является возможность существенно сократить площади вычислительных центров, оптимизировать их акустические и тепловые характеристики. Описанные технологии имеет смысл применять в наукоемких областях, где требуются большая вычислительная мощность для научных и конструкторских расчетов. Используемые для этих целей аппаратные средства представляют собой сервера, организованные в стойки или шкафы, плотно распределенные по площади вычислительного центра. Таким образом, формируется компьютерная сеть.

Отличительное особенностью вычислительного центра является высокий уровень акустического шума и необходимость эффективного охлаждения воздушными или водяными системами. Это приводит к недопустимости постоянного нахождения персонала на территории ВЦ. Доступ к ресурсам осуществляется по сети через удаленные терминалы, тонкие клиенты или сетевые приложения.

Таким образом, основными учитываемыми факторами являются:

· параметры микроклимата

· акустические параметры

· электробезопасность

· пожаробезопасность

Эти факторы рассматриваются как для оператора ПК, так и для технических средств вычислительной системы.

6.3.1 Общие положения организации рабочего места

Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03, помещения для работы с компьютерами должны оборудоваться системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляции. Расчет воздухообмена следует проводить по теплоизбыткам от оборудования, людей, солнечной радиации и искусственного освещения. Параметры микроклимата, ионного состава воздуха, содержание вредных веществ в нем должны отвечать нормативным требованиям. Звукоизоляция помещений и звукопоглощение ограждающих конструкций помещения должны отвечать гигиеническим требованиям и обеспечивать нормируемые параметры шума на рабочих местах. Помещения должны иметь естественное и искусственное освещение.

В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка. Помещения с компьютерами должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.

В случаях производственной необходимости эксплуатация компьютеров в помещениях без естественного освещения может проводиться только по согласованию с органами и учреждениями Государственного санитарно - эпидемиологического надзора.

6.3.2 Обеспечение параметров микроклимата

В производственных помещениях, в которых работа с компьютером является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [10] устанавливает категории тяжести работ не выше Iб.

Температура воздуха на рабочем месте в холодный период года должна быть от 21 до 23°С, в теплый период года -- от 22 до 24°С. Разница температуры на уровне пола и уровне головы оператора в положении сидя не должна превышать З°С. Относительная влажность воздуха на рабочем месте оператора должна составлять 40--60%. Скорость движения воздуха на рабочем месте оператора должна быть 0,1 м/с - в холодный период года и 0,2 м/с - в теплый период года.

В рабочем пространстве, где осуществляется речевой обмен информацией, уровень шума должен быть менее 55 дБ. Шум тем неприятнее, чем уже полоса частот и выше уровень звукового давления. Самое вредное воздействие оказывает шум, имеющий в своем составе высокие тона.

На рабочем месте, где проводится работа, температура и влажность воздуха должны удовлетворять указанным нормам. Система отопления состоит из основной и вспомогательной. Основная система - система приточной вентиляции с подогревом воздуха, также выполняющая роль системы вентиляции помещения. Вспомогательная - обогрев помещения за счет батарей центрального отопления. Основной вклад в шум в помещении вносят работающие вентиляторы охлаждения системных блоков компьютеров, удовлетворяющие указанным нормам.

Проветривание и вентиляция воздуха в помещениях позволяют поддерживать требуемые параметры микроклимата, а также поддерживать постоянный уровень ионизации воздуха. Для повышения влажности воздуха в помещениях с компьютерами следует также применять увлажнители воздуха, заправляемые ежедневно дистиллированной или прокипяченной питьевой водой.

Недостаток аэроионов пагубно сказывается на здоровье пользователя, у него снижается иммунитет к различным заболеваниям.

Уровни содержания положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений компьютерами должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Содержание аэроионов в воздухе рабочих помещений.

Оптимальные параметры микроклимата во всех типах помещений с использованием ПЭВМ должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Нормы параметров микроклимата

6.3.3 Выбор рабочей позы

Выбираем рабочую позу сидя, исходя из следующих данных:

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление программиста, основные характеристики такого рабочего положения приведены в таблице 6.3. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Таблица 6.3 - Характеристики рабочего положения

В соответствии с выбранной позой определяются размеры рабочего места: поле зрения, дистанция наблюдения, углы зрения в горизонтальной и вертикальной плоскости, зона досягаемости моторного поля, оптимальная зона моторного поля, размеры зоны действия ног (если ноги не участвуют в управлении, то определяем оптимальное пространство для них).

Рабочее место включает информационное (пространство для СОИ) и моторное (пространство для органов управления) поля. В информационном поле различают три зоны. В зоне 1 (±15° от нормальной линии взора в горизонтальной и вертикальной плоскостях) располагают очень часто используемые СОИ, требующие точного и быстрого считывания показаний; в зоне 2 (ее внешние границы определяются углом ±30°) располагают часто используемые СОИ, требующие менее точного и быстрого считывания; в зоне 3 (внешняя граница соответствует углу ±60°) - редко используемые СОИ (здесь возможны движения глаз и повороты головы).

Рисунок 6.1 - Зоны зрительного наблюдения (а) - в горизонтальной; б) - в вертикальной плоскости.

В моторном поле также различают три зоны. Зона оптимальной досягаемости 1 ограничена дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой.

Зона легкой досягаемости 2 ограничена дугами, описываемыми расслабленными руками при движении их в плечевом суставе. Зона досягаемости 3 ограничена дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона - часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Рисунок 6.2 - Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости.

а) - зона максимальной досягаемости;

б) - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке;

в) - зона легкой досягаемости ладони;

г) - оптимальное пространство для грубой ручной работы;

д) - оптимальное пространство для тонкой ручной работы.

Рассмотрим оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости рук:

· дисплей - размещается в зоне а (в центре);

· клавиатура - в зоне г/д;

· системный блок - размещается в зоне б (слева);

· принтер - находится в зоне а (справа);

· документация:

o в зоне легкой досягаемости ладони - в (слева) - литература и документация, необходимая при работе;

o в выдвижных ящиках стола - литература, неиспользуемая постоянно.

Форма пульта управления зависит от числа располагаемых на нем элементов. Так как у нас их небольшое число, то выбираем фронтальную форму.

6.3.4 Обеспечение освещения рабочего места

Очень важную роль в организации рабочего места играет правильное освещение. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

· недостаточность освещенности;

· чрезмерная освещенность;

· неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения.

6.3.5 Оптимальное размещение оборудования

Площадь на одно рабочее место с компьютером для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0 м2, а объем - не менее 20,0 м3. Площадь на одно рабочее место с компьютером во всех учебных и дошкольных учреждениях должна быть не менее 6,0 м2, а объем - не менее 24,0 м3.

Рабочие места по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.

6.3.6 Размещение основных элементов рабочего места

Когда оператор работает важно избегать неуклюжих позиций и размещать тело оператора комфортно. Это не только может улучшить общую производительность, но и уберечь оператора от мышечных разрушений. Необходимо всегда помнить оператору, что изменение позиции, во время решения длительных задач также может помочь устранить дискомфорт и усталость.

Когда оператор работает или играет на компьютере, пусть приспосабливает свое окружение и распределяет свое компьютерное оборудование для создания удобной и расслабляющей тело позиции. Необходимо устанавливать свою рабочую станцию так, чтобы устранить дискомфорт, учитывая особенности размера тела оператора и рабочей обстановки. Тем не менее, данные советы помогут предоставить оператору более удобную среду.

Для опоры спины необходимо попробовать следующее:

· Используйте стул, для поддержки нижней части туловища (см. рисунок 6.3).

· Отрегулируйте рабочую поверхность и высоту стула для того, чтобы получить комфортную и естественную телу человека позицию (см. рисунок 6.3).

· Для обеспечения комфортной позиции ногам попробуйте следующее:

· Уберите посторонние вещи из под стола для создания возможности располагать и передвигать ноги комфортно.

· Используйте опору для ног, если ваша ступня не находиться в комфортном положении на полу.

·

Рисунок 6.3 - Рабочее место.

Для способствования комфортному положению плеча и руки необходимо следующие:

· Положить клавиатуру оператора и мышь или трекбол на одной высоте; они должны быть на одном с локтем уровне. Руки оператора должны лежать расслабленно на подлокотнике (см. рисунок 6.4).

· Когда оператор печатает, необходимо, чтобы клавиатура находилась в центре впереди оператора и мышь или трекбол находился недалеко (см. рисунок 6.5).

· Часто используемые вещи должны находиться близко от оператора (см. рисунок 6.5).

Рисунок 6.4 - Расположение рук

Рисунок 6.5 - Расположение предметов на столе

Для способствования правильной позиции запястья и кости необходимо:

· Держать запястье прямым, когда оператор печатает и использует мышь или трекбол. Избегать изгиба запястья вверх, вниз или в стороны. Если у клавиатуры имеются ножки необходимо опустить их, если это поможет найти комфортное и прямое положение для запястья.

· Когда оператор печатает на клавиатуре, он может вместо того, чтобы тянуться к отдаленным клавишам отдельными пальцами делать это всей кистью.

Для минимизации изгиба и кручения шеи необходимо:

· Поместить вершину экрана около глаз (см. рисунок 6.6).

· Отцентрировать монитор впереди себя. Если оператор обращается к документации чаще, чем к своему монитору, то необходимо поместить документацию прямо перед собой, а монитор отодвинуть немного в сторону.

· Возможно, имеет смысл использовать подставку для документов, для того, чтобы поместить документы около глаз оператора.

Рисунок 6.6 - Расположение монитора

Для ослабления эффектов от маломощных воздействий на тело оператора необходимо:

· Нажимать на клавиши легко, оставляя руки и пальцы расслабленными, потому что требуется маленькое усилие для срабатывания клавиш клавиатуры.

· Использовать легкое прикосновение, когда кликаешь мышью или трекболом.

· Держать мышь в расслабленной руке и не сжимать ее сильно рукой.

· Избегать нахождения ладони или запястья на какой либо поверхности, когда оператор печатает (см. рисунок 6.7). Только подставка под запястье, если она поставляется с клавиатурой, может быть использована для этой цели.

· Необходимо расслабить плечи и руки когда оператор не печатает или использует мышь. Нельзя помещать руки на углы, такие как край стола.

· Необходимо отрегулировать кресло оператора, так чтобы сиденье не нажимало на заднюю часть колена (см. рисунок 6.8)

Рисунок 6.7 - Расположение рук

Рисунок 6.8 - Расположение ног

6.3.7 Обеспечение электробезопасности

Производителями персональных компьютеров предусмотрены все существующие способы обеспечения электробезопасности. Конструкция использованного в дипломной работе компьютера обеспечивает надежную электробезопасность для работающего с ним человека: по способу защиты от поражения электрическим током удовлетворяет требованиям 1 класса ГОСТ 25861, ГОСТ 12.2.007.0 и ГОСТ Р50377; по обеспечению электробезопасности обслуживающего персонала соответствует ГОСТ 25861 и ГОСТ Р50377.

Защита от поражения электрическим током обеспечивается различными способами, в том числе:

· размещением разъемов электропитания на тыльной стороне системного блока и монитора;

· применением надежных изоляционных материалов;

· использованием кабелей электропитания с заземляющими проводниками;

· использованием для электропитания клавиатуры, ручных манипуляторов, в интерфейсных кабелях и в элементах регулировки и индикации на лицевой панели системного блока и монитора низковольтных напряжений (не более 12В).

Системный блок и монитор подключены к трехфазной сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц, нетоковедущие корпуса монитора и системного блока заземлены.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причина. Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в коренном залегании и т. п.

Назначение защитного заземления -- устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Принцип действия защитного заземления -- снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Дополнительными мерами при проектировании рабочего места пользователя являются применение правил электробезопасности при эксплуатации электрических приборов. К ним относятся требования не держать в близи электроприборов сосудов с водой (чашки с кофе, цветы) и запрет на эксплуатацию прибора в случае нарушения изоляции токоведущих элементов и частичной деформации прибора. Также можно выделить требования не использовать компьютеры при нарушении стабильности питающего напряжения в электрической сети для предотвращения выхода прибора из строя или возможного возгорания электрической проводки, не замыкать и не размыкать во время работы ПК разъемные соединения, не снимать крышку системного блока и не производить операции внутри корпуса до полного отключения системного блока от электропитания и т.п.

6.3.8 Обеспечение допустимого уровня шума

При выполнении основной работы на ВДТ и ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБа. На рабочих местах в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин (АЦПУ, принтеры и т.п.) уровень шума не должен превышать 75 дБА. Шумящее оборудование (АЦПУ, принтеры и т.п.), уровни шума которого превышают нормированные, должно находиться вне помещения с ВДТ и ПЭВМ.

Допустимые значения уровней звукового давления в октавных полосах частот и уровня звука, создаваемого ПЭВМ приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Допустимые значения уровней звукового давления и уровня звука

Измерение уровня звука и уровней звукового давления проводится на расстоянии 50см от поверхности оборудования и на высоте расположения источника (ков) звука.

6.3.9 Обеспечение допустимых эргономических характеристики дисплеев

Набор параметров для расчета характеристик дисплея можно ограничить совокупностью: яркость фотометрическая; яркость психологическая; разрешающая способность; мелькание; контраст; уровни яркости (градации серого); размер символов; угол наблюдения; цвет; четкость; дрожание.

Одной из основных проблем при расчете параметров является взаимовлияние между ними. Это особенно заметно для разрешающей способности и мелькания, на которые сильно влияет уровень коэффициента контраста и используемая яркость. Поэтому рекомендуется начинать с желаемой разрешающей способности и соответственно ей выбирать остальные параметры.

Допустимые значения данных параметров приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Допустимые эргономические характеристики дисплея

Наиболее критичным параметром влияющим на физическое здоровье оператора ПК является временная нестабильность изображения. Не рекомендуется использовать дисплеи, имеющие данный показатель меньше 80Гц.Обеспечение пожаробезопасности

Помещения ВЦ относятся к категории "В" пожаробезопасности: в них находятся твердые сгораемые вещества, не способные взрываться. При работе с ПЭВМ необходимо соблюдать требования пожаробезопасности.

· Не следует загромождать горючими и легко воспламеняющимися материалами (бумага, расходные материалы печатающих устройств, магнитные носители информации и т.п.) рабочие места операторов ЭВМ, выходы, проемы, коридоры.

· Подступы к средствам пожаротушения, средствам связи, электрораспределительным устройствам, а также к эвакуационным путям должны быть всегда свободны.

· Имеющиеся деревянные звукопоглощающие настенные панели и другие детали должны быть пропитаны огнезащитным составом.

· В системе кондиционирования должны быть предусмотрены клапаны для перекрытия воздухопроводов при пожаре. Противопожарные клапаны в системах кондиционирования должны закрываться вручную, дистанционно с пульта дежурного или автоматически при достижении температуры воздуха в помещении 70...80 гр. Цельсия.

· Рекомендуется установить блокировку на систему электропитания ЭВМ, обеспечивающую отключение аппаратуры от сети электропитания при возникновении пожара.

6.4 Расчет системы освещения